在將日軍第一道陣地拿下後，剩下的日軍躲在鎮內，企圖依靠鎮內工事、建築做最後的抵抗，期間曾有近10架日軍飛機前來助戰，可也無法將包圍圈中的日軍救出，只能灰溜溜的飛走。
白旗屯內日軍第48聯隊一大隊殘部也進退兩難，他們不想就這麼被抗日軍殲滅在這個小鎮，可又不敢違抗旅團部讓他們堅守原地的命令。
正猶豫間，抗日軍第十七師對鎮內日軍發起最後進攻，白旗屯鎮本就不大，此時躲在鎮內的日軍算上傷員只有不到三百人，而他們要面對的有近八千人的第十七師，用楊元武的話說就是十七師每人尿泡尿都能把鎮內日軍淹死。
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進攻之前第十七師對鎮內日軍陣地進行了近二十分鍾的炮火準備，抗日軍炮火幾乎將整個白旗屯鎮犁了一遍，鎮內甚至找不到一道完好無損的牆壁。
抗日軍的猛烈的炮火擊碎了部分日軍的心理防線，一名日軍大喊著從戰壕中爬出來撕扯著自己的衣服和頭髮，接著他就被一發迫擊炮彈高高掀起，變成一具屍體。
據戰後倖存日軍回憶，一大隊中有半數人是死在抗日軍炮火下，為維持高強度炮擊，第十七師幾乎將馮沾海調撥的兩個基數炮彈全部用光。
等炮擊結束，十七師的戰士們衝上日軍陣地，只見原來還溝壑縱橫的日軍陣地已經被土埋住，抗日軍戰士們乘機將幾名被炮彈震暈的日軍俘虜。
剩下的日軍逐漸醒過來，聚攏在武藤洋介周圍，武藤洋介想率部從東面突圍，豈知楊元武已經料到日軍會向**圍，已提前在東面布有重兵，當日軍從東面突圍時正好與十七師二團撞了個滿懷。
武藤洋介身邊只有幾十人，這點人還不夠二團塞牙縫，武藤洋介被子彈打成了篩子，等到抗日軍戰士打掃戰場時才發現身穿少佐軍銜的武藤洋介。
黃昏時分，經過一天激戰，十七師沒有辜負馮沾海的期望，順利將白旗屯拿下。
此戰為拿下白旗屯殲滅日軍第48聯隊一大隊抗日軍第十七師付出了近一千五百餘人的傷亡，在將白旗屯拿下後，馮沾海沒有讓第十七師修整，而是讓他們立即向位於白旗屯東南、舒蘭西南的玉窯挺進。
玉窯是舒蘭前往永吉的必進之路，一旦抗日軍佔領玉窯不光能切斷舒蘭日軍與永吉的聯絡，還能從背後威脅到駐守舒蘭溝、烏拉街的日軍第36聯隊身後。
清水喜重在得知白旗屯落入抗日軍手中後，他清楚自己已經失去堅守舒蘭的本錢，如不將日軍第48聯隊撤回來，很難說第48聯隊會不會重蹈第46聯隊的覆轍。
要是第46聯隊再遭到重創，等到時候第36聯隊從永吉撤走，那自己拿什麼去防守永吉，想到這裡，清水喜重終於下定決心放棄舒蘭，將第48聯隊撤回來。
同時他又給遠在國內軍部任職的好友們發去電報，將這次戰役的過程詳細告訴他們，他清楚這次丟掉舒蘭的黑鍋他是背定了，只希望軍部能酌情減輕處罰。
馮沾海是在前往舒蘭的路上得知日軍第48聯隊放棄舒蘭向南撤退，第48聯隊撤退的很堅決果斷，除了乾糧、彈藥外，將其他輜重全部丟掉，輕裝前行，一路上還有日軍飛機掩護。
第十七師在拿下白旗屯後，師長楊元武就派一個營的兵力南下佔領玉窯，主力仍然留在白旗屯，打算修整兩天後再南下，可誰也沒想到日軍動作如此之快，僅靠一個營的兵力擋不住日軍第48聯隊主力。